Đề kiểm tra 45 phút Chương 7 Sắt và một số kim loại quan trọng

Ta có n_H2 = 0,35 mol

=> n_HCl = n_H2SO4 = 0,35 = 0,35 mol

m_H2 = 0,7 gam

m_H2SO4 = 34,3 gam

Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng

m_muối = m _{kim loại} + m _H2SO4 - m_H2 = 14,5 + 34,3 - 0,7 = 48,1 gam.

Phương trình phản ứng:

K₂Cr₂O₇ + 6FeSO₄ + 7H₂SO₄ → Cr₂SO₄ + 3Fe₂(SO₄)₃ + K₂SO₄ + 7H₂O
0,05 ← 0,3

m_K2Cr2O7 = 0,05. 294 = 14,7 gam.

Kim loại khử được ion Fe²⁺ trong dung dịch là kim loại đứng trước Fe trong dãy điện hóa

Cấu hình electron Fe (Z = 26): 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁶4s².

Sắt nằm ở ô số 26, nhóm VIIIB, chu kì 4 của bảng tuần hoàn.

 Để chuyển FeCl₃ thành FeCl₂, có thể cho dung dịch FeCl₃ tác dụng với Fe hoặc Cu:

Fe + 2FeCl₃ 3FeCl₂

Cu + 2FeCl₃ 2FeCl₂ + CuCl₂

Fe và ion Fe^x+ có số oxi hóa là: 0; +2 ; +3

Chất chỉ có tính khử: Fe (vì ở trạng thái có oxi hóa thấp nhất, chỉ có thể cho e)

Chất chỉ có tính oxi hóa: Fe₂O₃ (vì ở trạng thái có oxi hóa cao nhất, chỉ có thể nhận e)

Chất vừa có thể có tính khử và tính oxi hóa: FeO, Fe₃O₄ (ở trạng thái có số oxi hóa trung gian, có thể cho hoặc nhận e)

Phản ứng:

Zn + CdCl₂ → ZnCl₂ + Cd

Theo phương trình phản ưng:

Cứ 1 mol Zn ( 65 gam) → 1 mol Cd (112 gam) khối lượng tăng 47 gam

Vậy x mol Zn → x mol Cd khối lượng tăng 3,29 gam

⇒ x = 3,29/47 = 0,07 mol

m_{cadimi tách ra} = 0,07.112 = 7,84 gam

 Theo bài ra:

• Dung dịch Y tác dụng với NH₃ xuất hiện kết tủa xanh sau đó kết tủa tan loại Fe và FeO vì kết tủa tạo thành là Fe(OH)2 có màu trắng xanh và không tan trong NH3.
• Chất rắn X tác dụng với HCl loại Cu

Vậy X là CuO

CuO + 2HCl → CuCl₂ + H₂O 

CuCl₂ + 2NH₃ + 2H₂O → Cu(OH)₂ + 2NH₄Cl 

Cu(OH)₂ + 4NH₃ → [Cu(NH₃)₄](OH)₂

                                  Màu xanh thẫm

n_CuSO4 = 0,1 mol

n_e = It/F = 5.(25.60 + 44)/96500 = 0,08 mol

Catot (-):

Cu²⁺ + 2e → Cu

0,08 → 0,04 mol

Cu²⁺ điện phân chưa hết nên H₂O chưa bị điện phân

Anot (+):

H₂O → 0,5O₂ + 2H⁺ + 2e

0,02 ← 0,08 mol

m _{dd giảm} = m_Cu + m_O2 = 0,04.64 + 0,02.32 = 3,2 gam

Phương trình phản ứng cân bằng

Cu + 4HNO₃→ Cu(NO₃)₂ + 2NO₂↑ + 2H₂O

Tổng hệ số tối giản là: 1 + 4 + 1 + 2 + 2 = 10.

Các chất thỏa mãn gồm FeCl₃, CuCl₂, Pb(NO₃)₂, HCl.

Phương trình phản ứng minh họa

Fe + 2FeCl₃ → 3FeCl₂

Fe + Cu(NO₃)₂ → Cu +  Fe(NO₃)₂ 

Fe + Pb(NO₃)₂ → Fe(NO₃)₂ + Pb

Fe + 2HCl → FeCl₂ + H₂.

Phương trình phản ứng

Zn + 2HCl → ZnCl₂ + H₂

Zn + 2AgNO₃ → Zn(NO₃)₂ + 2Ag

Zn + Cu(NO₃)₂ → Zn(NO₃)₂ + Cu

Zn + 2NaOH + 2H₂O → Na₂[Zn(OH)₄] + H₂

Cả 4 dung dịch đều phản ứng với Zn.

Muối khan thu được sau phản ứng là Fe₂(SO₄)₃

n _{muối khan} = 120 : 400 = 0,3 mol

nSO2 = 0,1 mol

n_Fe³⁺ = 2.n_Fe2(SO4)3 = 0,3. 2 = 0,6 mol

Gọi số oxi hóa của Fe trong oxit là +n

Ta có:

Fe⁺ⁿ → Fe⁺³ + (3 -n)e

0,6 → 0,6. (3 - n)

S⁺⁶ + 2e → S⁺⁴

0,2 ← 0,1

Áp dụng định luật bảo toàn electron ta có:

0,6. (3 -n) = 0,2

=> n = 8/3

Vậy oxit sắt cần tìm là Fe₃O₄

 Sắt tây là sắt được phủ lên bề mặt bởi kim loại Sn (thiếc)

Giả sử có a mol Cu tham gia phản ứng:

Cu + 2AgNO₃ → Cu(NO₃)₂ + 2Ag↓

a → 2a

n_Ag = 2n_Cu = 2a mol

→ Khối lượng thanh đồng tăng = 2.108.a – 64a = 152a gam.

n_KOH = 0,06 mol

n_CrCl2 = 0,03 mol

Phương trình phản ứng

2KOH + CrCl₂ → Cr(OH)₂ + 2KCl

0,06      0,03       →   0,03

=> Phản ứng vừa đủ

Theo phương trình phản ứng

n_Cr(OH)2 = n_CrCl2 = 0,03 mol

Khi để ngoài không khí thì:

4Cr(OH)₂ + O₂ + 2H₂O → 4Cr(OH)₃

0,03                              → 0,03

=> m_{kết tủa} = 0,03.103 = 3,09 gam

 Crom không phản ứng với dung dịch kiềm.

Nguyên liệu dùng để sản xuất gang là quặng sắt oxit, than cốc, chất chảy.

Đồng là kim loại đứng sau chì và hiđro trong dãy điện hóa nên không phản ứng ứng dung dịch Pb(NO₃)₂, HCl loãng và H₂SO₄ loãng. Tuy nhiên, với sự có mặt của oxi, đồng bị oxi hóa thành muối Cu(II):

2Cu + 4HCl + O₂ 2CuCl₂ + 2H₂O

n_Fe(OH)3 = 25,68 : 107 = 0,24 (mol)

Phương trình hóa học

2Fe(OH)₃ Fe₂O₃ + 3H₂O

0,24 → 0,12 (mol)

Khối lượng Fe₂O₃ thu được là:

m_Fe2O3 = 0,12.160 = 19,2 (g)

 Quặng pirit FeS₂ không được dùng để sản xuất gang vì chứa nhiều lưu huỳnh, quặng này chủ yếu dùng để sản xuất axit sunfuric (H₂SO₄).

Các phát biểu đúng là (3); (4).

(1) sai vì trong gang hàm lượng C chiếm 2 – 5% nên các nguyên tố C, Si, Mn, S chiếm ít nhất 2%.

(2) sai vì thành phần của thép có chứa 18% W và 5% Cr nên rất cứng, ứng dụng để chế tạo máy cắt gọt, phay,… không dùng để chế tạo máy bay.

Đề bài cho axit dư nên 2 muối thu được là Fe³⁺ và Cu²⁺

Gọi số mol của Fe và Cu lần lượt là x và y

56x + 64 x = 12 (1)

Tỉ lệ số mol của Cu va Fe bằng nhau nên

⇒ x = 0,1 mol, y = 0,1 mol

Mặt khác ta có

Đặt a, b là số mol của NO và NO₂

thì 30a + 46 b = 38 (a+ b)

⇒ a = b

Quá trình trao đổi electron

Áp dụng định luậ bảo toàn e ta có:

n_{e nhận} = 3a + b = 4a,

n_{e cho} = 0,5

⇒ 4a = 0,5 .

Vậy a = 0,125 mol, b = 0,125 mol

V_hhX = 0,125.2. 22.4 = 5,6 lít.

Hòa tan a mol Fe trong dung dịch H₂SO₄ loãng, dư:

Fe + H₂SO₄ → FeSO₄ + H₂↑

a → a

→ V₁ = V_H2 = 22,4a lít.

Hòa tan a mol Fe trong dung dịch H₂SO₄ đặc, nóng, dư:

2Fe + 6H₂SO_4(đ,n) → Fe₂(SO₄)₃ + 3SO₂ + 6H₂O

a →                                                      

V₂ = 1.5V₁

Quy hỗn hợp X gồm Fe (x mol) và O (y mol)

⇒ 56x + 16y = 8,16 (1)

Vì dung dịch Z hòa tan Fe sinh ra khí NO ⇒ phản ứng đầu HNO₃ còn dư ⇒ thu được muối Fe (III)

Bảo toàn electron ta có:

3.n_Fe = 2.n_O + 3.n_NO ⇒ 3x = 2y + 3.0,06 (2)

Từ (1), (2) giải hệ phương trình ta được

x = 0,12; y = 0,09

Phương trình phản ứng

Fe + 4HNO₃ → Fe(NO₃)₃ + NO + 2H₂O

Fe + 2Fe³⁺ → 3Fe²⁺

Bảo toàn electron:

2.n_Fe = 3.n_NO + n_Fe3+

⇒ 0,18 = (3.n_{HNO3 dư}) : 4 + 0,12

⇒ n_{HNO3 dư} = 0,08 mol

n_{HNO3 phản ứng ban đầu} = 4.n_NO + 2.n_O + n_{HNO3 dư} = 0,5 mol

C_{M HNO3} = 0,5 : 0,25 = 2M

Trong gang có C nên không hòa tan được trong các dung dịch HCl, H₂SO₄ loãng, NaOH.

Để hòa tan hoàn toàn mẫu gang ta có thể dùng dung dịch HNO₃ đặc, nóng.

n_Fe = 16,8 : 56 = 0,3 mol

6FeSO₄ + K₂Cr₂O₇ + 7H₂SO₄ → 3Fe₂(SO₄)₃ + Cr₂(SO₄)₃ + K₂SO₄ + 7H₂O 

0,3  →    0,05 (mol)

Đốt mẫu thép thì C trong thép sẽ cháy thành CO₂

C + O₂  CO₂

n_CO2 = n_C = 0,035 mol

m_C = 0,035.12 = 0,42 gam

%C = 0,84%

Dung dịch HCl, H₂SO₄ loãng chỉ oxi hóa crom lên

Dung dịch H₂SO₄ đặc, nóng; HNO₃ đặc, nóng oxi hóa crom lên

Dung dịch H₂SO₄ đặc, nguội; HNO₃ đặc, nguội không phản ứng với crom.

n_HNO3 = 0,69 mol

Sau phản ứng Fe dư nên chỉ tạo muối Fe(NO₃)₂.

Áp dụng bảo toàn khối lượng (số mol) N ta có:

n_{N(trong HNO3)} = n_{N(trong Fe(NO3)2)} + n_{N(trong NO, NO2)}

0,69 = 2. n_Fe(NO3)2 + 0,19

Vậy: m_Fe = 0,25.56 = m - 0,375m → m = 22,4 (g)

Phương trình phản ứng 

CuSO₄ + Fe → Cu + FeSO₄

Theo đề bài ta có: 

n_{Cu bám vào} = 9,6 : 64 = 0,15 mol 

Thep phương trình phản ứng ta có:

m_{bám vào} - m_{Fe tan ra} = m_{Fe tăng} 

=> 9,6 -0,15.56 = 1,2 gam

Cho Fe₃O₄ tác dụng với dung dịch H₂SO₄ đặc nóng tạo ra sản phẩm là:

Phương trình hóa học minh họa

2Fe₃O₄ + 10H₂SO₄ → 3Fe₂(SO₄)₃ + SO₂↑ + 10H₂O.